유체역학 공동현상 (cavitation) 레포트

소개글

"유체역학 공동현상 (cavitation) 레포트"에 대한 내용입니다.

목차

Ⅰ. 공동현상의 정의

Ⅱ. 공동현상의 종류
가.프로펠러에서의 공동현상
나.펌프에서의 공동현상

Ⅲ. 공동현상의 방지대책

Ⅳ. 요약 및 결론

참고문헌

본문내용

Ⅰ. 공동현상의 정의
공동현상 또는 캐비테이션(cavitation)이란 유체의 속도 변화에 의한 압력변화로인해 유체 내에 공동이 생기는 현상을 말한다. 공동현상을 알아보기전에 비등현상(boiling)을 먼저 알아보면 액체내부에서 기포가 형성되는것인데, 액체 내부의 분자가 포화증기압에 도달해 기체 상태가 되어 기포가 형성된 것이다.
공동현상은 비등현상에 포함되는데 주로 선박의 스크류, 프로펠러 등 액체 내에서의 고속 유동 시 발생하는 기포들을 설명하는 현상이다. 스크류에서 고속유동에 의해 국소압력이 포화증기압보다 낮아지는 경우가 발생하는데 이때 비등현상이 발생하게 된다. 공동현상이란 문자 그대로 이해하면 물속에 빈곳(공동, cavity)이 생긴다는 뜻이다. 이렇게 부르는 것은 물과 수증기의 밀도의 비가 약 1000:1인 것을 감안할 때 공동의 내부는 역학적 관점에서 상대적으로 빈곳이라고 부를 수 있기 때문이다. 정상상태에서 받음각 (angle of attack) α로 전진하는 수중익 주위의 유선에 대하여 베르누이 방정식을 쓰면,

따라서 수중익의 표면에서는 속도 V가 증가하면 압력 P가 감소하게 되며, 속도 V가 계속 증가하면 압력 P가 포화증기압 P_v이하로 내려가게 되고 공동현상이 발생하게 되는 것이다.

액체 흐름의 경우 캐비테이션 발생 경향은 아래와 같이 지정된 캐비테이션 수에 의해 구분된다. 여기서 p는 흐름 기준 압력(예: 유입구 압력)의 절대값이며, pv는 온도 및 압력에 따라 달라지는 재료 특성인 포화 증기 압력이다. 분모는 ρl이 액체 U∞가 자유 기류 속도인 흐름 동수낙차를 나타낸다. 따라서 캐비테이션 수가 감소됨에 따라 액체 흐름이 캐비테이션 발생 경향이 높다는 것을 나타낸다.

Ⅱ. 공동현상의 영향
유체의 속도가 빨라짐으로 인해 발생한 기포가 다시 유체의 압력이 포화수증기압보다 높아질 경우 급격히 액체로 변하게 되는데, 그로 인해 높아진 압력에 의해 배의 프로펠러나 펌프의 임펠러 등에 충격을 주며 소음과 진동 및 마모 현상을 야기한다.

참고 자료

위키백과-공동현상(https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B3%B5%EB%8F%99%ED%98%84%EC%83%81)
https://subprofessor.tistory.com/35
https://happy8earth.tistory.com/264
https://support.ptc.com/help/creo/creo_pma/r7.0/korean/index.html#page/simulate/cfd/Cavitation/Introduction.html